[發明專利]一種2-2型壓電復合材料的交流極化設備及方法

在審

• 申請號: 202310390662.3
• 申請日: 2023-04-13
• 公開（公告）號: CN116322266A
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 徐卓;馬志強;賈楠香;王婷;寧俐;黨毓杰;杜紅亮;李飛;夏頌
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H10N30/045
• 分類號: H10N30/045
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 賀建斌

一種2?2型壓電復合材料的交流極化設備及方法，設備包括和示波器、函數發生器連接的電壓放大器，電壓放大器和2?2型壓電復合材料的上下電極連接，2?2型壓電復合材料浸沒在硅油中；方法是先制備2?2型壓電復合材料，并在其厚度方向的相對面制備電極；然后將2?2型壓電復合材料放入交流極化設備，確保上下電極與2?2型壓電復合材料接觸良好；再通過函數發生器產生具有對稱三角波的交流電壓，使用電壓放大器放大電壓信號并施加到2?2型壓電復合材料，設定交流電壓的峰值電壓、極化頻率和極化圈數并極化2?2型壓電復合材料；極化完成后，取出2?2型壓電復合材料；本發明通過交流極化方式提高2?2型壓電復合材料整體壓電和介電性能，程序簡單，用時短，安全。

技術領域

本發明涉及2-2型壓電復合材料極化技術領域，具體涉及一種2-2型壓電復合材料的交流極化設備及方法。

背景技術

壓電復合材料是由壓電材料構成的壓電相和環氧樹脂或其他聚合物構成的聚合物相以一定的連通結構形成的復合材料。由兩相構成的稱為兩相復合材料，也有由三相構成的三相復合材料。在兩相復合材料當中，根據連通方式的不同，又可以分類多種，其中，應用最廣泛的是1-3型壓電復合材料和2-2型壓電復合材料。連通方式可以決定復合材料中的電場通路和應力分布形式，這是由兩相材料的不同空間分布影響的。兩相壓電復合材料中一般前一個數字代表壓電相的連通性，后一個數字代表聚合物相的連通性。1代表1維連通，即只在一個方向上連通，一般呈線型；2代表在兩個方向上連通，一般呈片型；3代表三維方向連通，一般3個方向上前后貫通。

2-2型壓電復合材料在換能器制作中主要的性能優勢有以下幾個方面：低的聲阻抗Z，較低的品質因子Q_m值，良好的柔韌性，較高的靜水壓水聲優值d_h·g_h、橫向耦合弱，壓電相分布的可控性好，溫度、壓力穩定性好，上述優勢使得其在換能器領域非常適用，因此2-2型壓電復合材料得到了廣泛的應用和研究。

極化工藝是壓電材料獲得壓電性能的關鍵工序，現有對于2-2型壓電復合材料的極化方式只有直流極化，2-2型壓電復合材料的直流極化方法通常有兩種：1、將未極化的壓電材料制備成2-2型壓電復合材料后再進行直流極化(Wang?W,Or?S?W,Yue?Q,etal.Ternary?piezoelectric?single-crystal?PIMNT?based?2-2composite?forultrasonic?transducer?applications[J].Sensors?and?Actuators?a-Physical,2013,196:70.)；2、先對壓電材料進行直流極化，再將其制備成2-2型壓電復合材料后制備電極進行二次直流極化(Xin?F,Chen?W.Research?on?Fabrication?and?Properties?of?2-2PZT/Epoxy?Piezoelectric?Composite?Materials[J].Piezoelectrics?and?Acoustooptics,2015,37(4):646.)。但是，上述現有技術存在以下的缺點：

1)對壓電材料進行直流極化，將其制備成2-2型壓電復合材料時容易出現退極化現象，二次直流極化后效果不佳，不能有效提高復合材料的壓電和介電性能；2)對2-2型壓電復合材料進行直流極化時，持續直流高壓容易將復合材料擊穿；3)2-2型壓電復合材料進行直流極化時，極化時間一般在15-30min，二次極化更要花費雙倍時間，時間較長程序復雜；4)持續的直流高壓極化樣品且手動升壓存在一定安全風險。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供了一種2-2型壓電復合材料的交流極化設備及方法，通過交流極化方式提高2-2型壓電復合材料整體壓電和介電性能，程序簡單，用時短，安全。

為了達到上述目的，本發明采取的技術方案為：

一種2-2型壓電復合材料的交流極化設備，包括和示波器、函數發生器連接的電壓放大器，電壓放大器和2-2型壓電復合材料的上下電極連接，2-2型壓電復合材料浸沒在硅油中。